放大器中的噪声
放大器在放大时只是增加其输入信号的强度,无论它包含信息还是伴随信息的一些噪声。放大器中会引入这种噪声或某种干扰,因为突然的温度变化或杂散电场和磁场很容易产生嗡嗡声。
放大器的性能主要取决于该噪声。噪声是一种不需要的信号,会对系统中所需的信号内容造成干扰。这可以是系统内产生的附加信号,也可以是伴随输入信号的所需信息的一些干扰。然而,它是不需要的并且必须被删除。
一个好的系统是放大器本身产生的噪声与输入源的噪声相比较小的系统。
噪音
噪声是一种不需要的信号,它会干扰原始消息信号并破坏消息信号的参数。通信过程中的这种改变使得消息在到达后发生改变。它最有可能是在通道或接收器处输入的。
下图显示了噪声信号的特征。
因此,可以理解,噪声是一些没有模式、没有恒定频率或幅度的信号。它是相当随机且不可预测的。通常会采取措施来减少它,但不能完全消除它。
最常见的噪音例子是-
- 无线电接收器中发出“嘶嘶”声
- 电话交谈中发出“嗡嗡”声
- 电视接收机等中的“闪烁”
噪音的影响
噪声是一个影响系统性能的不方便的特性。噪音的影响包括 -
噪声限制了系统的工作范围 - 噪声间接限制了放大器可以放大的最弱信号。混频器电路中的振荡器可能会因噪声而限制其频率。系统的运行取决于其电路的运行。噪声限制了接收器能够处理的最小信号。
噪声影响接收器的灵敏度 - 灵敏度是获得指定质量输出所需的最小输入信号量。噪声会影响接收器系统的灵敏度,最终影响输出。
信噪比
当接收到信号并且必须对其进行放大时,首先将信号滤除以消除任何不需要的噪声(如果有)。
接收信号中存在的信息信号与存在的噪声之比称为信噪比。对于系统来说,这个比率必须更高,这样才能产生不受不需要的噪声影响的纯净信息信号。
信噪比可以理解为
$$SNR = \frac{P_{信号}}{P_{噪声}}$$
SNR 使用分贝以对数形式表示。
$$SNR_{db} = 10 log_{10}\left (\frac{P_{信号}}{P_{噪声}} \right )$$
信噪比是信号功率与噪声功率的比值。SNR 值越高,接收输出的质量就越高。
噪音的类型
噪声的分类是根据源的类型、它所表现出的效果或它与接收器的关系等来进行的。
产生噪音的主要方式有两种。一种是通过某些外部源,而另一种是由接收器部分内的内部源创建。
外部源
这种噪声通常是由可能出现在通信媒介或通道中的外部源产生的。这种噪音无法完全消除。最好的方法是避免噪声影响信号。
此类噪声最常见的例子是 -
- 大气噪声(由于大气不规则性)
- 太阳噪声和宇宙噪声等地外噪声
- 工业噪音
内部来源
这种噪声是由接收器组件在运行时产生的。电路中的元件由于连续工作,可能会产生几种类型的噪声。这种噪音是可以量化的。正确的接收器设计可以降低这种内部噪声的影响。
此类噪声最常见的例子是 -
热搅拌噪声(约翰逊噪声或电噪声)
散粒噪声(由于电子和空穴的随机运动
传输时间噪声(过渡期间)
杂项噪声是另一种类型的噪声,包括闪烁、电阻效应和混频器产生的噪声等。
最后,这给出了噪声的总体情况以及噪声如何影响放大器(尽管噪声存在于发射器或接收器部分)。放大低信号从而放大低电平噪声的放大器可以称为低噪声放大器。
所讨论的所有类型的放大器都或多或少地以某种方式受到噪声的影响。放大器的性能决定了其处理不良因素的效率。